Йод-125
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 125 я |
| Имена | йод-125, 125И, И-125, радиоактивный йод |
| Протоны ( С ) | 53 |
| Нейтроны ( Н ) | 72 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 0 |
| Период полураспада ( т 1/2 ) | 59,49 ± 0,13 д. [1] |
| Родительские изотопы | родительская_масса 125 Машина |
| Продукты распада | распад_масса 125 Te |
| Режимы затухания | |
| Режим затухания | Энергия распада ( МэВ ) |
| захват электрона | 0,035 (35 кэВ ) |
| Изотопы йода Полная таблица нуклидов | |
Йод-125 ( 125 I) представляет собой радиоизотоп йода лучевой , который используется в биологических анализах , визуализации ядерной медицины и в терапии в качестве брахитерапии для лечения ряда заболеваний, включая рак простаты , увеальную меланому и опухоли головного мозга . Это второй по продолжительности жизни радиоизотоп йода после йода-129 .
Его период полураспада составляет 59,49 дней, и он распадается путем захвата электронов до возбужденного состояния теллура-125 . Это состояние не является метастабильным 125 м Te, а скорее состояние с более низкой энергией, которое сразу же распадается в результате гамма-распада с максимальной энергией 35 кэВ . Часть избыточной энергии возбужденного 125 Te может представлять собой внутренне преобразованные выброшенные электроны (также при 35 кэВ) или рентгеновские лучи (из тормозного излучения электронов ), а также в общей сложности 21 оже-электрон , которые производятся при низких энергиях от 50 до 500 электронвольт. [2] В конце концов, устойчивое основное состояние 125 Те образуется как конечный продукт распада.
В медицинских целях внутренняя конверсия и оже-электроны вызывают незначительные повреждения за пределами клетки, содержащей атом изотопа. Рентгеновские и гамма-лучи имеют достаточно низкую энергию, чтобы избирательно доставить более высокую дозу радиации к близлежащим тканям при «постоянной» брахитерапии, когда капсулы с изотопами остаются на месте ( 125 я конкурирую с палладием-103 ). В таких применениях [3]
Из-за его относительно длительного периода полураспада и испускания фотонов низкой энергии, которые могут быть обнаружены гамма-счетчика кристаллическими детекторами , 125 I является предпочтительным изотопом для мечения антител в радиоиммуноанализе и других процедурах подсчета гамма-излучения, затрагивающих белки вне организма. Те же свойства изотопа делают его полезным для брахитерапии и для некоторых процедур сканирования в ядерной медицине, при которых он присоединяется к белкам ( альбумину или фибриногену ) и где период полураспада превышает тот, который обеспечивается 123 Я необходим для диагностических или лабораторных исследований продолжительностью несколько дней.
Йод-125 можно использовать при сканировании/визуализации щитовидной железы , но для этой цели предпочтительнее использовать йод-123 из-за лучшего проникновения радиации и более короткого периода полураспада (13 часов). 125 I полезен для определения скорости клубочковой фильтрации (СКФ) при диагностике или наблюдении за пациентами с заболеваниями почек . Йод-125 используется в терапевтических целях при методом брахитерапии лечении опухолей . Для лучевой абляции тканей, поглощающих йод (например, щитовидной железы) или поглощающих йодсодержащие радиофармпрепараты , бета-излучатель йод-131 предпочтительным изотопом является .
При изучении иммунитета растений 125 I используется в качестве радиометки при отслеживании лигандов , чтобы определить, с какими рецепторами распознавания образов растений (PRR) они связываются. [4]
125 I образуется в результате электронного захвата распада 125 Xe , искусственный изотоп ксенона , созданный путем захвата нейтронов почти стабильных 124 Xe (он подвергается двойному захвату электронов с периодом полураспада, на несколько порядков превышающим возраст Вселенной), что составляет около 0,1% встречающегося в природе ксенона. Из-за искусственного пути производства 125 Я и его короткий период полураспада, его естественное изобилие на Земле фактически равно нулю.
Производство
[ редактировать ]125 I представляет собой радионуклид, произведенный в реакторе, и доступен в больших количествах. Его производство происходит по двум реакциям:
124 Икс (n,γ) → 125 м Автомобиль (57 с) → 125 я (59,4 д)
124 Икс (n,γ) → 125 г Транспортное средство (19,9 ч) → 125 я (59,4 д)
Мишенью облучения является природный ксенон газ , содержащий 0,0965 атомных % ( мольная доля ) первичного нуклида. 124 Xe, который является целевым изотопом для создания 125 Я путем захвата нейтронов . Его загружают в капсулы для облучения из циркониевого сплава циркалой-2 (коррозионностойкий сплав, прозрачный для нейтронов ) до давления около 100 бар (около 100 атм ). При облучении медленными нейтронами в ядерном реакторе несколько радиоизотопов ксенона образуется . Однако только распад 125 Xe приводит к радиоактивному йоду: 125 I. Остальные радиоизотопы ксенона распадаются либо на стабильный ксенон , либо на различные изотопы цезия , некоторые из которых радиоактивны (ао, долгоживущие 135 Cs и 137 Сс ).
Длительное время облучения является невыгодным. Сам йод-125 имеет захвата нейтронов сечение 900 барн и, следовательно, при длительном облучении часть 125 Я сформировал будет преобразован в 126 I, бета-излучатель и излучатель позитронов с периодом полураспада 13,1 дня, что бесполезно с медицинской точки зрения. На практике наиболее полезное время облучения в реакторе составляет несколько дней. После этого облученному газу дают возможность распадаться в течение трех или четырех дней, чтобы устранить короткоживущие нежелательные радиоизотопы и позволить вновь созданному ксенону-125 (период полураспада 17 часов) распасться до йода-125.
Для выделения радиоактивного йода облученную капсулу сначала охлаждают при низкой температуре (чтобы собрать свободный газообразный йод на внутренней стенке капсулы), а оставшийся газообразный ксенон контролируемым образом выпускают и извлекают для дальнейшего использования. Затем внутренние стенки капсулы промывают разбавленным раствором NaOH для сбора йода в виде растворимого йодида (I − ) и гипойодит (IO − ), по стандартной диспропорционирования реакции галогенов в щелочных растворах. Любой присутствующий атом цезия немедленно окисляется и переходит в воду в виде Cs. + . Чтобы устранить любые долгоживущие 135 Cs и 137 Cs, который может присутствовать в небольших количествах, раствор пропускают через катионообменную колонку, которая обменивает Cs + для другого нерадиоактивного катиона. Радиойод (как анион I − или ИО − ) остается в растворе в виде йодида/гипойодита.
Доступность и чистота
[ редактировать ]Йод-125 коммерчески доступен в виде разбавленного NaOH. раствора 125 I-йодид (или гипогалит натрия гипойодит , NaIO). Концентрация радиоактивного вещества составляет от 4 до 11 ГБк/мл, а удельная радиоактивность составляет >75 ГБк/мкмоль (7,5 × 10 16 Бк/моль). Химическая и радиохимическая чистота высокая. Радионуклидная чистота также высока; некоторый 126 I (t 1/2 = 13,1 д) неизбежен из-за отмеченного выше захвата нейтронов . 126 Допустимое содержание I (которое определяется нежелательным изотопом, мешающим расчету дозы при брахитерапии) составляет около 0,2 атомных % (атомная доля) от общего количества йода (остальное составляет 125 Я).
Продюсеры
[ редактировать ]По состоянию на октябрь 2019 года существовало два производителя йода-125: ядерный реактор Макмастера в Гамильтоне , Онтарио , Канада; и исследовательский реактор ВВР-СМ в Узбекистане. [5] Реактор Макмастера в настоящее время является крупнейшим производителем йода-125, производя примерно 60 процентов мировых поставок в 2018 году; [6] остальные мировые поставки производятся на реакторе, расположенном в Узбекистане. Ежегодно реактор Макмастера производит достаточно йода-125 для лечения примерно 70 000 пациентов. [7]
В ноябре 2019 года исследовательский реактор в Узбекистане временно остановили для проведения ремонта. Временное закрытие поставило под угрозу глобальные поставки радиоизотопа, поскольку реактор Макмастера остался единственным производителем йода-125 в течение этого периода. [5] [7]
До 2018 года реактор National Research Universal (NRU) в лабораториях Чок-Ривер в Дип-Ривер , Онтарио, был одним из трех реакторов по производству йода-125. [8] Однако 31 марта 2018 года реактор НРУ был окончательно остановлен перед запланированным выводом из эксплуатации в 2028 году по распоряжению правительства. [9] [10] Российский ядерный реактор, оборудованный для производства йода-125, по состоянию на декабрь 2019 года был отключен. [5]
Свойства распада
[ редактировать ]Подробный механизм распада с образованием стабильного дочернего нуклида теллура-125 представляет собой многоэтапный процесс, который начинается с захвата электрона . За этим следует каскад релаксации электронов , когда остовная электронная дырка движется к валентным орбиталям . Каскад включает в себя множество оже-переходов атома , каждый из которых приводит к все большей ионизации . Захват электрона приводит к образованию ядра теллура-125 в возбужденном состоянии с периодом полураспада 1,6 нс, которое подвергается гамма-распаду с испусканием гамма- фотона или внутреннего конверсионного электрона с энергией 35,5 кэВ. Второй каскад электронной релаксации следует за гамма-распадом до того, как нуклид успокоится. На протяжении всего процесса эмитируется в среднем 13,3 электронов (10,3 из которых являются оже-электронами ), большинство из которых имеют энергию менее 400 эВ (79% выхода). [11] В одном исследовании было обнаружено, что внутренняя конверсия и оже-электроны радиоизотопа наносят незначительный ущерб клеткам, если только радионуклид не вводится химически напрямую в клеточную ДНК , чего нельзя сказать о современных радиофармацевтических препаратах, в которых используются 125 Я как радиоактивная метка-нуклид. [12]
Как и в случае с другими радиоизотопами йода, случайное поступление йода-125 в организм (в основном щитовидной железой) может быть заблокировано немедленным введением стабильного йода-127 в форме йодистой соли. [13] [14] йодид калия (KI). Для этой цели обычно используют [15]
Однако неоправданное самолечение профилактическим назначением стабильных КИ не рекомендуется во избежание нарушения нормальной функции щитовидной железы . Такое лечение должно быть тщательно дозировано и требует соответствующего количества КИ, назначенного врачом-специалистом.
См. также
[ редактировать ]- Изотопы йода
- Йод-123
- Йод-129
- Йод-131
- Йод в биологии
- 2,5-Диметокси-4-йодамфетамин (DOI), часто обозначаемый 125 я
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ «Данные измерений периода полураспада радионуклидов» . НИСТ . 6 сентября 2009 г. Архивировано из оригинала 29 марта 2019 г. . Проверено 3 ноября 2019 г.
- ^ Сравнение радиотоксичности изотопов радиоактивного йода. [ постоянная мертвая ссылка ] доступ 22.06.10
- ^ I-125 по сравнению с Pd-103 для постоянной брахитерапии простаты, доступ 22 июня 2010 г.
- ^ Бутро, Фредди; Зипфель, Кирилл (04 августа 2017 г.). «Функции, открытие и использование растительных рецепторов распознавания образов для обеспечения устойчивости к болезням широкого спектра» . Ежегодный обзор фитопатологии . 55 (1). Годовые обзоры : 257–286. doi : 10.1146/annurev-phyto-080614-120106 . ISSN 0066-4286 . ПМИД 28617654 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фрекетич, Иоанна (30 декабря 2019 г.). «Ожидается нехватка, поскольку Макмастер становится единственным в мире поставщиком медицинских изотопов, используемых для лечения рака простаты» . Торонто Стар . Корпорация Торстар . Проверено 12 февраля 2020 г.
- ^ Университет Макмастера (2019). «Письменное представление для предбюджетных консультаций перед бюджетом 2019 года» (PDF) . Палата общин Канады. п. 5 . Проверено 11 июня 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хемсворт, Уэйд (6 декабря 2019 г.). «Макмастер помогает решить проблему мировой нехватки изотопов для лечения рака» . Яркий мир . Университет Макмастера.
- ^ «Производство медицинских изотопов @ McMaster – Nuclear» . Проверено 3 ноября 2019 г.
- ^ «Что-то заимствованное, что-то новое» . Международная организация ядерной инженерии . Компело. 21 мая 2019 года . Проверено 15 июня 2019 г.
- ^ «Национальный исследовательский универсальный» . Канадские ядерные лаборатории . Проверено 15 июня 2019 г.
- ^ Помплан, Э.; Буз, Дж.; Чарльтон, Делавэр (1987). «Моделирование оже-каскадов методом Монте-Карло». Радиационные исследования . 111 (3): 533–552. Бибкод : 1987РадР..111..533П . дои : 10.2307/3576938 . ISSN 0033-7587 . JSTOR 3576938 . ПМИД 3659286 .
- ^ Нарра VR; Хауэлл Р.В.; Харапанхалли РС; Састри К.С.; Рао Д.В. (декабрь 1992 г.). «Радиотоксичность некоторых соединений, меченных йодом-123, йодом-125 и йодом-131, в семенниках мышей: значение для разработки радиофармацевтических препаратов» . Дж. Нукл. Мед . 33 (12): 2196–201. ПМИД 1460515 .
- ^ Харпер, ПВ; Сименс, ВД; Латроп, Калифорния; Бризель, HE; Харрисон, RW (1961). «Йод-125». Учеб. Японская конф. Радиоизотопы . 4-й . ОСТИ 4691987 .
- ^ Университет штата Мичиган (октябрь 2013 г.). Руководство по радиационной безопасности, Охрана окружающей среды и безопасность, см. I-125, стр. 81.
- ^ «Отчет NCRP 161 Обращение с людьми, загрязненными радионуклидами – Национальный совет по радиационной защите и измерениям (NCRP) – Бетесда, Мэриленд» . ncrponline.org . 29 мая 2015 года . Проверено 3 ноября 2019 г.